Estudo comparativo entre métodos convencionais e sensores inerciais para determinação da altura metacêntrica de embarcações

Abstract

A estabilidade transversal é um fator essencial para a segurança e o desempenho das embarcações, sendo tradicionalmente avaliada por meio de métodos analíticos e numéricos que, embora eficazes, apresentam limitações quanto à praticidade e ao custo. Nesse contexto, o ensaio de inclinação, quando bem executado, destaca-se como a forma mais precisa de obtenção dessa informação. Visando superar essas limitações, este trabalho propõe o desenvolvimento de uma ferramenta baseada em unidades de medição inercial para a determinação do ângulo de inclinação durante ensaios de estabilidade transversal, com o objetivo de calcular a altura metacêntrica. A ferramenta foi projetada para coletar e processar dados experimentais de forma digital, oferecendo maior precisão e praticidade ao processo. A metodologia inclui a validação da ferramenta por meio de uma mesa de senos e de medições realizadas com um aparelho celular, além da aplicação do ensaio de inclinação em um modelo com 360,49 mm de comprimento, 120,20 mm de boca e 120,45 mm de pontal. Os resultados obtidos foram comparados com métodos analíticos e numéricos, demonstrando que a ferramenta proposta proporciona uma abordagem moderna, precisa e acessível para a medição da altura metacêntrica. Todos os valores obtidos ficaram dentro do intervalo de concordância, com uma variação máxima, incluindo incertezas de medição, de 0,6 mm, evidenciando a confiabilidade do sistema e sua contribuição para a melhoria da segurança e da operação de embarcações.

Transverse stability is an essential factor for the safety and performance of vessels, traditionally assessed through analytical and numerical methods which, although effective, present limitations in terms of practicality and cost. In this context, the inclining experiment, when properly conducted, stands out as the most accurate way to obtain this information. Aiming to overcome these limitations, this work proposes the development of a tool based on inertial measurement units for determining the angle of inclination during transverse stability tests, with the objective of calculating the metacentric height. The tool was designed to digitally collect and process experimental data, offering greater accuracy and practicality to the process. The methodology includes the validation of the tool using a sine table and measurements taken with a mobile phone, as well as the application of the inclining experiment on a model with 360,49 mm in length, 120,20 mm in beam, and 120,45 mm in depth. The results obtained were compared with analytical and numerical methods, demonstrating that the proposed tool provides a modern, accurate, and accessible approach for measuring the metacentric height. All values obtained were within the agreement range, with a maximum variation, including measurement uncertainties, of 0,6 mm, evidencing the reliability of the system and its contribution to improving the safety and operation of vessels.